CN102582415B - 一种混合动力车传动系统集成方法及装置 - Google Patents
一种混合动力车传动系统集成方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种单轴并联混合动力系统集成方法及装置，变速器与电机、电机与发动机飞轮壳的固定连接中均采用止口定位的方式进行连接，且变速器输入轴与电机输出轴通过花键进行连接；在变速器输入轴端设有盲孔内花键，电机输出轴端为与变速器输入轴端内花键相配的外花键，电机输出轴的外花键直接插入到变速器输入轴端的盲孔内花键内，形成变速器输入轴与电机输出轴的花键连接；此外，电机壳和离合器壳采用同一侧壁，消除原离合器壳侧壁，并且将离合器操纵杆支座移到电机壳侧壁上。所述的花键为渐开线花键，且对渐开线花键进行修形，弱化因同轴度误差带来的花键轴压轴力。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力车传动系统的组成方法及装置，尤其是指一种电机与变速器、电机与离合器壳的集成方法及装置，通过该方法能够降低混合动力系统传动链的长度，使得混合动力传动系统成为一个可以应用于9米、10米、12米混合动力客车的传动系统通用平台。
背景技术
混合动力汽车具有节油率高、污染小、绿色环保等特点，近年来得到了飞速发展。混合动力汽车一般采取并联方式进行混合，混合并联式混合动力车分为单轴并联和角传动并联两种动力耦合形式。
单轴并联混合动力车的传动系统相对角传动混合动力系统而言，可以省去动力耦合器，具有结构简单、可靠性高、减轻整车质量、降低整车成本的特点。
单轴并联混合动力系统是在变速器与离合器间增加电机，让电机和发动机动力直接耦合的一种动力系统。但是现有单轴并联混合动力系统是采取电机环节直接纵向连接入传动系统中，从而导致整车传动链长度的增加及底盘可用空间的减少，这将给底盘上其他部件的排布、安装带来极大的不便。考虑到整车后悬的相关技术标准，而单轴并联混合动力系统较长的纵向长度，使得此种结构的混合动力系统多集中在12米车的应用上，而在9米、10米车上的应用却受到了极大的限制。主要有以下几点：
1、在现有单轴并联混合动力系统的电机与变速器连接中，电机输出为法兰盘，连接法兰件内部加工有花键，变速器输入轴通过花键与法兰相连接，从而实现动力从电机传递给变速器的目的。在此结构中，由于变速器同电机通过法兰盘上的花键进行连接，法兰盘独立于变速器和电机，这将增加整个传动链的纵向长度，并降低了传动系统的可靠性。
2、在变速器与电机、电机与发动机飞轮壳的固定连接中均采用止口定位的方式，这将导致花键配合时的同轴度误差。
3、在现有单轴并联混合动力系统中，电机壳同离合器壳为不同的零件，通过止口定位，并由螺栓固定在一起。由于离合器壳体端面具有一定的厚度，这将增加整个传动链的纵向距离，并且在止口定位过程中，由于加工及安装误差，会形成电机轴前后连接零件间的同轴度累积误差。
因此，现有单轴并联混合动力系统不能适应现在9米和10米的车，但是现在9米和10米的车很多，如果要在这些车上推广单轴并联混合动力系统，很有必要对现有单轴并联混合动力系统加以改进。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有单轴并联混合动力系统因纵向长度较长，而导致在9米、10米车上应用较困难的问题，提出一种新的单轴并联混合动力系统集成方法及装置，该方法及装置可以用于降低其纵向长度，使得单轴并联混合动力系统能很好应用于的9米和10米的车。
本发明的发明目的是通过下述技术方案实现的，一种单轴并联混合动力系统集成方法，变速器与电机、电机与发动机飞轮壳的固定连接中均采用止口定位的方式进行连接，且变速器输入轴与电机输出轴通过花键进行连接；在变速器输入轴端设有盲孔内花键，电机输出轴端为与变速器输入轴端内花键相配的外花键，电机输出轴的外花键直接插入到变速器输入轴端的盲孔内花键内，形成变速器输入轴与电机输出轴的花键连接；所述的花键为渐开线花键，且对渐开线花键进行修形，弱化因同轴度误差带来的花键轴压轴力；此外，电机壳和离合器壳采用同一侧壁，消除原离合器壳侧壁，并且将离合器操纵杆支座移到电机壳侧壁上，按照离合器分离轴承所要求的移动空间压缩离合器操纵机构的纵向安装空间尺寸。
所述的渐开线花键修形是通过有限元分析及理论计算得出花键的修形量后，形成花键修形加工要求文件，通过数控机床对电机输出轴的外花键和变速器输入轴端的盲孔内花键进行修形，使得花键满足应用要求。
根据上述单轴并联混合动力系统集成方法所提出的一种单轴并联混合动力系统集成装置，包括发动机、发动机飞轮壳、电机壳和变速器，发动机、发动机飞轮壳、电机壳和变速器依次按照顺序排列，且变速器与电机壳、电机壳与发动机飞轮壳的固定连接中均采用止口定位的方式进行连接，变速器输入轴与电机输出轴通过花键进行连接；在变速器输入轴端设有盲孔内花键，电机输出轴端为与变速器输入轴端内花键相配的外花键，电机输出轴的外花键直接插入到变速器输入轴端的盲孔内花键内，形成变速器输入轴与电机输出轴的花键连接；所述的花键为渐开线花键，且对渐开线花键进行修形，弱化因同轴度误差带来的花键轴压轴力；此外，电机壳和离合器壳采用同一侧壁，消除原离合器壳侧壁，并且将离合器操纵杆支座移到电机壳侧壁上，按照离合器分离轴承所要求的移动空间压缩离合器操纵机构的纵向安装空间尺寸。
本发明通过上述措施减少了整个传动链的纵向长度；
1、电机输出轴为外花键的结构，使电机同变速器通过花键直接连接在一起，省掉中间法兰连接环节。变速器的输入轴与电机输出轴配合时可以使电机轴伸入到变速器内部，从而实现缩短传动链纵向长度的目的。
2、由于整个传动系统在实际工作情况中，电机正反频繁启动并传递大扭矩等原因，在电机与变速器的系统集成设计中，花键形式选择渐开线花键，可以根据需要保证运行中不会出现偏心所造成的时紧时松现象。
3、在变速器与电机、电机与发动机飞轮壳的固定连接中均采用止口定位的方式，这将导致花键配合时的同轴度误差。通过采用对渐开线花键进行修形的方式，弱化因同轴度误差带来的花键轴压轴力。
4、通过电机壳和离合器壳一体化，使电机壳和离合器壳共用同一侧壁，消除原离合器壳侧壁，并且将离合器操纵杆支座移到电机壳侧壁上，按照离合器分离轴承所要求的移动空间压缩离合器操纵机构的纵向安装空间尺寸，上述措施减少了整个传动链的纵向长度。
5、通过电机壳与离合器壳的一体化，减少一级止口定位，最终减少一级由于止口定位安装所带来的同轴度偏差。
6、在本系统集成设计中，花键轴上总共有3个轴承支撑（电机中的两个支撑轴承及发动机飞轮中的辅助导向轴承），为了防止花键轴的过定位，通过对花键轴进行挠度计算分析及整个传动链安装加工中的总偏差分析，（通过公差研究对整个传动链进行公差分析，从而得出整个系统安装时的偏差，对轴的刚度进行校核计算得出轴的挠度）提出各个部件关键尺寸公差带大小及加工工艺，最终实现弱化花键轴过定位程度的目的。
附图说明
图1是本发明整体轴测图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的局部剖视图；
图中：1、发动机，2、发动机飞轮壳，3、电机壳，4、变速器，5、变速器输入轴，6、电机输出轴，7、电机壳和离合器壳所共的侧壁，8、离合器操纵杆支座，9、离合器操纵机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
通过附图可以看出，本发明涉及一种单轴并联混合动力系统集成方法，变速器与电机、电机与发动机飞轮壳的固定连接中均采用止口定位的方式进行连接，且变速器输入轴与电机输出轴通过花键进行连接；在变速器输入轴端设有盲孔内花键，电机输出轴端为与变速器输入轴端内花键相配的外花键，电机输出轴的外花键直接插入到变速器输入轴端的盲孔内花键内，形成变速器输入轴与电机输出轴的花键连接；所述的花键为渐开线花键，且对渐开线花键进行修形，弱化因同轴度误差带来的花键轴压轴力；此外，电机壳和离合器壳采用同一侧壁，消除原离合器壳侧壁，并且将离合器操纵杆支座移到电机壳侧壁上，按照离合器分离轴承所要求的移动空间压缩离合器操纵机构的纵向安装空间尺寸。且在止口加工过程中，采用最大实体加工原则通过此方式可以减小止口实际尺寸与名义尺寸之间的偏差值，最终有利于保证整个传动链的同轴度。止口的配合公差为H7/h6。通过提高止口的加工精度要求，有利于保证整个传动链的同轴度；花键轴上花键部分采用高频淬火的热处理加工方式，通过此方式，可以提高整个花键轴的力学性能，保证其在使用中的可靠性；花键轴上的渐开线花键采用滚齿的方式加工，花键尾部为圆弧过渡，消除了花键应力的集中，有利于提高花键轴的寿命。
所述的渐开线花键修形是通过有限元分析及理论计算得出花键的修形量后，形成花键修形加工要求文件，通过数控机床对电机输出轴的外花键和变速器输入轴端的盲孔内花键进行修形，使得花键满足应用要求。
在本发明的系统集成中，花键轴上总共有3个轴承支撑（电机中的两个支撑轴承及发动机飞轮中的辅助导向轴承），为了防止花键轴的过定位，同时对花键轴进行挠度计算分析及整个传动链安装加工中的总偏差进行分析，通过公差研究对整个传动链进行公差分析，从而得出整个系统安装时的偏差，对轴的刚度进行校核计算得出轴的挠度）提出各个部件关键尺寸公差带大小及加工工艺，最终实现弱化花键轴过定位程度的目的。
根据上述单轴并联混合动力系统集成方法所提出的一种单轴并联混合动力系统集成装置，包括发动机1、发动机飞轮壳2、电机壳3和变速器4，发动机1、发动机飞轮壳2、电机壳3和变速器4依次按照顺序串行排列，且变速器4与电机壳3、电机壳3与发动机飞轮壳2的固定连接中均采用止口定位的方式进行连接，变速器输入轴5与电机输出轴6通过花键进行连接；在变速器输入轴5的轴端设有内花键，内花键为盲孔内花键；电机输出轴6的轴端为与变速器输入轴端的内花键相配的外花键，电机输出轴6的外花键直接插入到变速器输入轴5轴端的内花键内，形成变速器输入轴5与电机输出轴6的花键连接；所述的花键为渐开线花键，且对渐开线花键进行修形，弱化因同轴度误差带来的花键轴压轴力；此外，电机壳和离合器壳采用共同一侧壁7，消除原离合器壳侧壁，并且将离合器操纵杆支座8移到电机壳和离合器壳所共的侧壁7上，按照离合器分离轴承所要求的移动空间压缩离合器操纵机构9的纵向安装空间尺寸。
该种单轴并联混合动力系统的集成方法及装置。通过将变速器与电机、电机壳与离合器壳的集成，可以大大减少整车传动链的纵向长度，最终实现在多种车型中均可用此传动系统的目的。主要有以下一些优点：
1、电机与变速箱的集成采用花键直接连接的方式。通过此方式，减少了整个传动链的纵向长度。
2、电机与变速箱的集成采用花键的形式为渐开线花键，电机输出轴为外花键，变速箱输入轴为内花键。通过选用此花键形式，提高了花键的承载能力并改善了其经受频繁正反启动的性能。
3、通过对整个传动链误差及挠度进行分析，提出其最小齿侧配合间隙要求，并对渐开线花键进行修形。通过此方式，弱化了由于安装、定位及轴的挠度等原因所引起的花键轴压轴力。
4、电机壳同离合器壳采用一体化设计。通过此方式，消除了离合器壳的侧壁，减少了传动链的纵向长度尺寸。
5、根据离合器分离轴承的运动行程，压缩离合器操纵机构的安装空间尺寸。通过此方式，减少了传动链的纵向长度尺寸。
6、对花键轴上的辅助导向轴承支撑点进行挠度分析，提出与辅助导向轴承最小配合间隙。通过此方式，弱化花键轴在安装中的三点过定位程度，并减轻了花键轴对辅助导向轴承的冲击，提高了辅助导向轴承的使用寿命。
Claims (2)
1.一种单轴并联混合动力系统集成方法，其特征在于，变速器与电机壳、电机壳与发动机飞轮壳的固定连接中均采用止口定位的方式进行连接，且变速器输入轴与电机输出轴通过花键进行连接；在变速器输入轴端设有盲孔内花键，电机输出轴端为与变速器输入轴端内花键相配的外花键，电机输出轴的外花键直接插入到变速器输入轴端的盲孔内花键内，形成变速器输入轴与电机输出轴的花键连接；所述的花键为渐开线花键，且对渐开线花键进行修形，弱化因同轴度误差带来的花键轴压轴力；此外，电机壳和离合器壳采用同一侧壁，消除原离合器壳侧壁，并且将离合器操纵杆支座移到电机壳侧壁上，按照离合器分离轴承所要求的移动空间压缩离合器操纵机构的纵向安装空间尺寸；且在止口加工过程中，采用最大实体加工原则通过此方式可以减小止口实际尺寸与名义尺寸之间的偏差值，最终有利于保证整个传动链的同轴度；止口的配合公差为H7/h6；所述的渐开线花键修形是通过有限元分析及理论计算得出花键的修形量后，形成花键修形加工要求文件，通过数控机床对电机输出轴的外花键和变速器输入轴端的盲孔内花键进行修形，使得花键满足应用要求。
2.一种实现权利要求1所述单轴并联混合动力系统集成方法的单轴并联混合动力系统集成装置，包括发动机、发动机飞轮壳、电机壳和变速器，发动机、发动机飞轮壳、电机壳和变速器依次按照顺序串行排列，其特征在于，变速器与电机壳、电机壳与发动机飞轮壳的固定连接中均采用止口定位的方式进行连接，止口的配合公差为H7/h6；变速器输入轴与电机输出轴通过花键进行连接；在变速器输入轴的轴端设有内花键，内花键为盲孔内花键；电机输出轴的轴端为与变速器输入轴端的内花键相配的外花键，电机输出轴的外花键直接插入到变速器输入轴轴端的内花键内，形成变速器输入轴与电机输出轴的花键连接；所述的花键为渐开线花键，且对渐开线花键进行修形，弱化因同轴度误差带来的花键轴压轴力；此外，电机壳和离合器壳采用共同一侧壁，并且将离合器操纵杆支座移到电机壳和离合器壳所共的侧壁上，按照离合器分离轴承所要求的移动空间压缩离合器操纵机构的纵向安装空间尺寸。
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